林斌 马立洪
江苏扬子江船业集团公司
摘要：伴随科技的日新月异，船体结构在设计和建造过程中日趋流程化和标准化。不过，企业在开展设计和建造时，应当注重客户的个性体验，在细节上加强控制，这也是现阶段客户在造船质量之外最为重视的一个方面。作为一项系统的工程，船体设计和建造涉及面广，需要提前规划，找准重点设计部分。对细节的注重要求以人为本，使设计和建造更为合理，增加船体使用时间。
关键词：船体结构 设计建造 细节处理 以人为本 船舶质量
引言：作为一种精细、繁杂却又价值重大的工作，船体结构设计和建造要求从客户的自身需要入手，唯有如此，才能真正把握住工作的核心理念，处理好细节问题，为后期的使用和维护带来方便。本文旨在通过分析船体结构设计和建造中细节处理的要点，为船舶质量及效率提升提供借鉴意义。
一、船体结构设计细节处理的总体要求
船体的结构设计首先需要符合船舶的整体设计要求，然后应用设计者的专业知识及经验，确保船体可以发挥最佳的功能。一般而言，判断船体的结构设计是否优秀有如下几个重要标准：第一，安全性。由于在实际应用中会存在多种作用力，对船体结构进行设计时需要确保其有足够的坚韧度，使船舶适应复杂的环境，能够被安全使用。第二，适用性。不同种类的船舶对船体设计有不同的要求，因而应特别关注船体的实际用途，严格按照使用情况开展结构设计，保证自身的适用性。第三，整体性。船舶是一个有机的整体，其各个功能紧密联系，互为依靠，设计时只有充分考虑各功能的协调配合，才能真正发挥出其应有的价值[1]。第四，工艺性。科学的工艺流程是确保船体结构设计规范的重要前提。它能使设计更加合理化，从而提升工作效率。第五，经济性。船舶的设计与建造是一项系统的工程，会调用大量的人力和物力。因此，应当从经济成本出发，审慎考虑船体设计的经济实用性，避免造成巨大的浪费。总体而言，船体设计应当以适用性为前提，首先满足其安全标准，从设计的整体性出发，完善工艺流程，节约经济成本。
二、船体结构设计的主要内容
首先，对船体开展初步设计。在这一环节中，要详细规划出船体的结构设计要点，明确设计各项标准，确定设计的具体方案，形成设计图纸，把各部分内容和注意事项反映到设计图纸中。设定预算计划，填写预算报告，拟定需要的材料及涉及的经费。接着进行船体的详细设计。该部分主要是针对细节开展调整，落实每个构件的型号、所用材料等，形成系统准确的设计方案。最后，在开展设计和生产时，需要严格按照有关要求执行，把施工图纸和设计方案作为主要的实施依据。
三、船体结构设计的基本方法
开展船体结构设计涉及方法众多，现就基本方法进行分析。第一，确定设计法。一般又可划分为规范性设计法与直接计算。规范性设计法主要依照船舶主体尺寸大小和内部结构确定在船体中怎样安放构件以及具体的设计标准。不过，由于该方法缺乏精确性，通常采用直接计算法作为补充，它能准确地提供每个构件的详细设计方案，采用结构力学的相关知识，具体分析各个部件的设计情况[2]。第二，结构可靠性法。该法以概率论为理论背景，在既定的条件下实现预期的概率。此方法使用时间长，一般用于检测船体结构部件的强度系数和对各构件尺寸的设计规范。
四、船体结构设计流程
首先，应当按照分阶段分步骤的设计理念强化设计过程的合理性及科学性。这主要是由于船体中涵盖的构建数量众多，因而采取分段设计才能从根本上提升设计的质量。同时，船体设计综合性强，工序繁杂，要先从整体设计入手，再进行分段设计，防止出现设计上的漏洞或缺陷。分段设计适宜依据船体结构及部件开展设计区分，划定设计范畴，从而突出重点区域的设计，采取区域设计的方法解决重难点问题，有利于后期检验。在进行分段设计时，通常会把船体结构拆分为多个部分，各部分之间存在严密的逻辑关联。严格按照船体结构的自身规律和要点开展拆分对后续的组合有重要的意义。在采取分段设计前，应当注重统筹规划，令拆分过程符合船体结构的基本情况[3]。不断优化船体质量，保证船体总体设计及构造合理，材料的选取要合适，重量适度，使其能抵御恶劣多变的气候及河海环境。基于此，需要提升船体结构各部分间的衔接性，确保船体各部分质量达到实际需要。此外，还应对船的载荷情况进行计算和记录，最终保障计算结果准确，获得可信的承重估计。近年来，伴随信息技术的不断发展，计算手段也逐渐多样化。在计算时，灵活采用这些技术，并结合航行状况，可以得出实际结果。
五、细节处理的技术要点
5.1 分段接口细节优化
第一，提供分段式辅助支撑。针对船体的结构，设计者应注意考虑后续的建造，给后期的实际施工给予足够的辅助性支持。进行船体设计过程中，设计者要加强与实际施工者及检测人员的交流，耐心听取和汇总各方面的意见。要学会使用辅助性支持提升船舶的总体质量，并不断研究推进科学、精巧船舶高质量分段建造的方法。对于出口船的设计和建造，应在保证质量的同时注重其便捷性的考量。设计者应在工作中意识到辅助支撑具备的重要意义，确保足够数量的辅助支持，从细节上给船体结构设计和建造奠定基础[4]。第二，船体装配的细节考量。在过去的船舶建造中，船体分段接口集中为P型分段，该方式最显著的问题即重心不稳。所以，对后期的转配过程而言，分段区域需要依靠辅助设施的支持方能确保安装过程有条不紊地开展。该细节对船舶建造的工作效率、船舶自身的安全系数均有重要影响，因此要格外重视。现阶段，国内船舶制造业为确保安装稳定，大多把P型分段改为R型分段。此种分段法使合拢作业的操作更为简易，在进行组合时，只需采用填角焊接的方法就能快速完成装配，因而很大程度上提升了焊接的速度，加强了船体的稳定，有利于航运的安全。第三，船体舾装上的细节控制。船舶建造中的舾装技术大致可分为分段舾装、船台舾装和码头舾装，均在船舶的建造过程中起着重要的作用[5]。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆目前，新一代造船的设计都在分段设计时充分考虑到分段舾装，力求尽可能最大化的满足分段舾装的完整性，有效的缩短船台舾装的周期和工作量，更为重要的是，避免了船台舾装对船体涂装造成二次破坏。从而提升了整个船舶的建造质量。
5.2 通焊孔的细节处理
通焊孔是存在于船体构件上的小孔，主要使焊缝得以通过构件，确保焊缝质量。通焊孔的尺寸及形式有多种样式。设计者应当结合各种因素作为通焊孔设计的主要考虑因素。如水密构件上的通焊孔，需设计为较小的UV型通焊孔,一船高度不大于15mm,宽度约为40mm.
能够满足陶瓷衬垫通过为准。在焊后因尺寸较小，又能够将通焊孔通过焊接填塞以确保舱壁
的水密性。而非水密构件的通焊孔，通常会设计成R35或R50的半圆形通焊孔(以规范要求为依据)。既能满足通焊作用，也能兼带成为流水孔或透气孔的作用。对于较小的构件角焊
缝的通焊孔，为了避免出现较小的通焊孔如R25,给此处的构件角焊缝端头包角焊增加难度,
通常会在设计时就将通焊孔改为10*10切角。在不少船体设计时，设计人员如果未能充分考
虑到这些因素，通常情况下会在现场需要增加补板。若补板数量增加，则对应的船舱建造工作量也会增加，施工难度也随之上升[6]。因而在设计通焊孔时，设计师应当遵照-般设计规范，并在细节问题上进行推敲，合理的设计特性，控制材料的不必要损耗和浪费，同时提升组装船舶的工作效率。
5.3 防堆积板细节的调控
通常情况下，防堆积板设置在船舱的围板角落处，其主要作用是避免散乱的货物引起堆积。不过，货舱角落位置是应力区，具有风险性。所以，在放置堆积板时应当注重细节的调控。比如，在船舱的角落布置一定数量的落货板用于货物的堆放，这样能够在一定程度上防止货物随意堆积安放的情况，缓解防堆积板自身的负荷。此外，防堆积板处在高应力位上，设计时需重点考虑各种力对船舱的不利影响。放置防堆积板的甲板应当保持光滑，从而将应力的不利影响控制到最低水平[7]。设计人员要依据船舶实际状况，设定甲板与落货板间的间隔，进一步达到减少应力影响的作用。
5.4 船体肘板端部的细节考量
围绕船体肘板端部开展细节考量是船体结构设计的一个中心问题。多数情况下，传统的过渡肘板和开仓机轴承位置的底座部分强化存在明显的受力冲突，因此在船舱工作过程中，主甲板的焊缝与肘板端部较易形成断裂。实践中，操作人员借助舱口围板的侧壁实现纵向的肘板过渡，采用这种方式防止结构间出现冲突，进而降低船体构造的难度，同时展现出船体的工艺设计强度。设计人员在对肘板端部的细节进行考量时，同样需要依照船体结构设计的有关规定，在此基础上进一步优化肘板端部的细节。
5.5 测探管底部对冲击板的细节设计
对测探管底部的冲击板开展细节处理，其根本原因在于安装测深垫板以前，必须经过多道工序，这部分对底部舱的性能发挥有重要作用。如果出现问题，容易引起船舱结构的变化，造成不稳定性。分析过去常用的安装方式，舱底板主要作为外底板，这就给测探管底部冲击板的妥善安装增添了不少难度，影响了正常的工作效率。所以，在对测探管底部冲击板开展细节处理时，应当将施工周期、难度等放入考虑的范畴，从而保证船舱结构能够得到科学合理的设计。把测深垫板的位置予以固定，预先定位至测深管的底部，能够最大限度地缩减工作量，提升效率[8]。具体操作时，可在测深管底部位置再设计一个较长直径的孔。安装测深垫板并不要求一定要深入到船舱底部，实际上在地面上就能很好地完成这项工作，这种情况下就能大幅降低施工的难度，优化工作效率。由上述论述可知，调控测探管底部的冲击板细节问题，可优先选择测深垫板这一位置进行改变，最终实现提升船体整体质量，使设计更为合理。
5.6 结构过梁孔补板设计
这一部分的设计在不少情况下被忽视，船体不同，其设计要求也不同。客户有个性化的需求，但设计者却往往只按照常规标准设计过梁孔补板。此外，机舱区域为各种管系集中的地方，容易和船体自身结构存在不协调，而很多时候为布置管系又在船体上打孔，这一难题一直困扰着设计者。若把机舱位置的过梁孔转换为镶嵌类的切口，可以给管系的布置提供更大的空间，缓解布置冲突。
六、结束语
船体结构的设计及建造离不开细节的处理，它决定着船体本身的质量及寿命，对船舶的正常使用有直接影响。所以，应当加强对船舶设计及制造细节的考量，深挖细节问题，为船体运行及维护打下坚实的基矗只有保证细节获得科学合理的处置，才能完善船体的整体结构，有利于构建预组装，从本质上提升设计和建造水平。
参考文献：
[1] 管官, 林焰, 纪卓尚. 基于知识的船体结构快速设计及优化[J]. 船舶力学, 2017, 21(4):472-483.
[2] 吴海冬. 船体结构设计方式的分析与阐述[J]. 中国设备工程, 2017(6):139-140.
[3] 杨丽荣, 顾庆, 王莹. 试论船体结构设计中生产工艺性问题及应对研究[J]. 山东工业技术, 2018, 271(17):77-79.
[4] 翁方勇, 王奇, 祝林. 绿色制造工艺在船舶结构中的设计及应用[J]. 交通节能与环保, 2018(1):19-21.
[5] 湛丰波. 现代不同类型船底结构设计重点研究分析[J]. 中国水运月刊, 2017, 17(7):1-2.
[6]赵芬, 顾秋云, 徐雪阳,等. 基于船体详细设计的船舶建造研究[J]. 中国科技投资, 2017(1)：270-270.
[7]刘建峰. 船体结构设计及建造的细节处理[J]. 科学技术创新, 2017(8):49-49.
[8]郁宇, 刘胜, 刘尧. 船体结构设计及建造中的细节处理[J]. 山东工业技术, 2018(9):21-21.
论文作者:林斌 马立洪
论文发表刊物:《中国西部科技》2019年第12期
论文发表时间:2019/9/19
标签：船体论文; 细节论文; 船舶论文; 结构设计论文; 结构论文; 构件论文; 船舱论文; 《中国西部科技》2019年第12期论文;